微機測控技術論文

微機測控技術論文

　　伴隨著社會經濟的蓬勃發展,現代測控技術迎來了其發展道路上的重要里程碑。下面是由學習啦小編整理的微機測控技術論文，謝謝你的閱讀。

　　微機測控技術論文篇一

　　微機測控軟件抗干擾技術研究

　　摘要：在現今自動化技術飛速發展的今天，電力系統中也開始大規模的使用微型計算機，例如在微機保護裝置以及在變電站監控系統中采用大量的測控裝置等。對于測控裝置來說，它主要的功能首先是包括同期的裝置，其次是對站內的變壓器開關、功率及位置信號以及開關量等信息進行采集的工作。整個監控系統能否正常的運行一部分取決于測控裝置運行的穩定性，但是電力系統的現場一般都存在非常多的干擾，所以如何將測控裝置的抗干擾能力提升就成為了保證這些裝置穩定運行的最基本條件。裝置的抗干擾能力在提升時，通過提升其硬件抗干擾電路或者提升其軟件抗干擾這兩種措施進行來進行。這其中，軟件抗干擾能夠在系統已經受到干擾的情況下來補救，這樣就顯現出軟件抗干擾所具有的靈活性以及節省硬件資源的特點，因此，軟件抗干擾也受到了越來越多的重視。

　　關鍵詞：微機測控軟件 抗干擾 技術

　　中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2014)05-0075-02

　　1 干擾源以及裝置受到干擾影響后產生的故障現象

　　現今，測控系統工作主要受兩種干擾源干擾，一種是測控裝置在采樣的過程中回路線較長而產生的干擾，在現場，各種各樣的干擾可以沿著測控裝置的線路串入，這時測控裝置的單片機系統的輸出回路或者輸入回路就會受到一定的干擾，測控裝置的輸入回路或者是輸出回路就會被干擾混亂，信號也會因為干擾而變得混亂。另外一種是受到空間的電磁輻射干擾而產生的混亂。測控裝置受到相應的干擾時，主要會發生以下兩種內部故障現象：(1)正常程序會因為程序計數器的被破壞而產生正常運行程序“跑飛”的現象。程序“跑飛”現象會產生很多的影響，數據存儲區的數據可能會被破壞，或者程序死循環的情況出現，這樣的故障一般都會發生在測控的現場。(2)每一個單片機內的特殊功能都有相應的寄存器，所以外來的干擾可能會損壞每個寄存器的初始化狀態，最后造成整個系統出項功能紊亂的狀態，各個系統的采集以及輸入的真實信號量也可能會被影響而不能夠正常反應出來。

　　2 單片機系統中常用軟件的抗干擾設計

　　2.1 數字濾波

　　在現實的工作與實踐中，不管采用多少的抗干擾措施也不能夠避免外界的干擾信號，或多或少的影響到微機控制系統的正常運行。所以，我們要想將模擬輸入信號中產生的噪音問題消除，就很有必要將數字濾波技術應用在必要的軟件中。數字濾波，其主要的運行原理為經過一定的計算程序將采用的信號進行平滑加工，這樣進一步的減少或者消除噪音以及干擾，充分的保證其中的有用信號的質量。數字濾波有許多的計算方法，算術平均法、RC低通數字器的算法以及滑動平均濾波等方式都是能夠實現數字濾波的方法。現在我們以RC低通數字器的算法作為例子來進行數字濾波算法的介紹。RC低通數字濾波器主要是應用在慢速隨機抽樣系統上的技術，他不僅能夠將周期性干擾進行很好的免除，還能夠將頻率非常高的隨機干擾信號進行消除。以下是RC低通濾波數字器的一階滯后數學模型：

　　根據以上的數學模型，我們就可以很快的將整個技術的流程圖寫出來，我們也可以根據整個流程圖更加方便快捷的找出能夠與之相對應的程序，這樣的方式能夠為整個工序提供更加有效方便的流程(如圖1)。

　　2.2 設立軟件陷阱

　　在微機測控裝置的正常運行中，外界的干擾很可能是整個程序的CPU發生混亂的情況，而混亂發生后也會導致整個軟件的程序發生失控的情況，但是如果失控之后的程序落入到非程序區時，我們就可以設立“軟件陷阱”，利用這樣的方法令程序恢復成正常的狀態。所謂的軟件陷阱，實際上是一條引導指令，他能夠將捕獲的程序強行的引向另一個指定的地址，這個地址主要是設立專門的程序來進行錯誤的出錯位置處理。軟件陷阱能夠合理適當的安排會對預定的處理效果起到直接的影響，所以我們要妥善的安排軟件陷阱的設計場所，如果安排不當很可能起到與保護效果相反的作用，其后果將難以預料。陷阱軟件一般會安排在以下幾個區域進行使用。

　　(1)為經過使用的EPROM空間。現今使用的程序儲存器大多數會有非常大的EPROM容量，一般用完的情況很少發生，這樣的狀態不僅能夠為今后的額程序擴充以及修改提供了相應的空間，同時也是進行軟件陷阱安排的最合適場所。這些非程序能夠利用陷阱指令充當填充，“跑飛”的程序一旦進入到這個區域，那么軟件陷阱就會自動的將其拉回到正軌。

　　(2)未經使用的中斷區。未經使用的中斷區會因為干擾而呈現開放的狀態，所以如果我們在相應的中斷程序服務中設置一些軟件陷阱，不僅能夠防止干擾所導致的中斷區激活的程序混亂狀況，還能夠將“跑飛”的程序及時的捕捉回來，這樣通過適當的處理之后，程序就會回到原來的運行狀態中繼續運作。

　　(3)運行程序區。設計程序時往往會采用模塊化的設計進行，也會采用程序的要求順序進行執行。根據這樣的特點，陷阱軟件就可以分別放置在各個用戶程序以及模塊之間。如果在正常的程序運行中這些陷阱指令會處于不運行的狀態，這樣用戶在使用中程序才能夠正常的執行，但是一旦發生程序“跑飛”的情況，且“跑飛”的程序落入陷阱之中，那么陷阱指令就開始運作，從而將程序拉回到正常的運行軌道。這個方法不僅有效，還能夠根據用戶程序的大小自己制定陷阱的多少，但是在一般情況下，每1K字節只要設置幾個陷阱就足夠處理“跑飛”程序。

　　(4)非EPROM芯片空間。對于單片機的系統來說，它的地址空間除開EPROM芯片占用的空間之外，還有大量的空間留下來，這些未被使用的空間大多數都會維持原來的狀態。例如MCS―51系列的單片機，OFFH一般對應一條單字節指令MOVR7，A，程序一旦發生“跑飛”的狀況，到這一區域就不再進行跳躍，陷阱軟件就能夠將其拉回正規。所以要想捕捉到“跑飛”的程序，就要在每一段設置中設計一個陷阱。

　　一般我們會將軟件陷阱設在一些正常執行程序時執行不到的位置，所以這些程序不會為影響程序的正常運行，更不會影響程序執行時的效率，但是“跑飛”的程序一旦被送到這些陷阱中，那么陷阱就會立刻發揮它的作用，將“跑飛”的程序拉回正軌，這樣的設計對程序的改正有非?？焖俚男ЧＫ晕覀兛梢栽贓PROM的容量能夠允許的情況下，多多的設計一些這樣的軟件，這樣才能夠達到保護軟件抗干擾的作用以及保護效果。 　　2.3 軟件“看門狗”

　　如果在程序失控時，他沒有落入到設計好的陷阱中，最后卻落入到一個臨時的死循環當中，這樣的情況下，軟件陷阱在改正程序上就沒有任何的效果，所以我們在這時通常會用一種程序監督的技術，這種技術我們將他稱作“看門狗”技術，這種技術能夠幫助程序脫離死循環的狀態。所謂的程序監督技術，其實就是指一種能夠不依賴于CPU系統而能夠獨立的進行工作的技術，對于CPU來說，他只是一個能夠在固定時間間隔內將系統目前正常的信息傳遞給系統的一種技術，但是如果CPU落入到了死循環的狀態中，那么系統就能夠在第一時間發現錯誤并將整個系統拉回到原來的位置，使其復位。

　　微機測控裝置的應用程序一般為循環運行，循環的時間也是基本固定的時間，而“看門狗”技術就是要對循環運行的時間進行監控，一旦發現運行的時間增加或者是減少就要在第一時間確定系統進入到死循環的狀體，最后用強制性的方法逼迫系統復位。“看門狗”技術既可以在硬件中實現，還可以在軟件中進一步實現，將這個軟件設計在微機測控裝置的系統中，不僅可以避免安裝軟件時所要額外安裝的硬件，還能夠令“跑飛”的程序從斷點處開始執行，這樣的處理能夠為按順序控制的系統帶來許多的方便，也是十分必要的，他也可以將已經調試好的系統之中不可靠的工作進行補救處理。

　　2.4 對開關量輸入軟件以及輸出軟件的抗干擾設計

　　開關量輸入信號中的干擾主要是來自有效電瓶信號，其上面的一系列離散尖脈沖進行疊加，其作用的時間一般都很短。當測控系統的控制部分有輸入的干擾，但是硬件又不能夠進行有效的控制，所以我們要采用軟件的重復檢測方法進行信號真偽的檢測。對于軟件重復檢測來說，就是在一定的時間間隔中，將接口中的輸入數據進行多次反復的檢測，如果相鄰的檢測內容不能夠得出一致的結論，就視為偽輸入信號，若結果與之相反，則視為真輸入信號。

　　一般重復輸出的方法都會運用在開關量輸出軟件抗干擾設計中。重復輸出，主要是指在盡可能短的時間內將開關量數據進行重復輸出，但是如果輸出端口受到一些干擾導致輸出錯誤信號時，外部執行設備就不能夠做出有效的反應，正確的數據繼續的輸出，這樣錯誤動作就能夠避免發生，這些方法對于所存器輸出的控制信號都能夠產生非常有效的效果。

　　3 測控裝置的軟件抗干擾措施

　　對于500KV的變電站監控系統設計來說，測控裝置會全部安裝在繼電保護室內，連接時會利用網絡與控制臺，為了保證監控系統的測量精度，我們有必要對測控裝置的設計進行采集的模擬量進行數字濾波，還要對開關量的軟件進行重復的檢測，這樣才能夠減少外界對采樣值的影響以及干擾，這樣得出的采樣精度才能夠滿足現場的要求。要想裝置能夠在電力系統現場的復雜環境中正常的運行，避免裝置在運行時發生突然死機以及失控的情況。設計裝置時，我們不僅要加強硬件的抗干擾，還要提升軟件的抗干擾設計，這樣才能夠有效地抑制干擾，避免嚴重后果產生。

　　4 結語

　　現今，微機測控裝置正在大量的運用在監控系統中，其中抗干擾技術是整個裝置設計中最重要的一環，只有在電力系統中確認好抗干擾設計才能夠將整個系統設計做好，才能夠保證整個裝置正常的運行。尤其是在強大的電磁干擾環境下，我們要對運行設備提出更高的可靠性要求，所以我們裝置的抗干擾設計就成為非常困難以及非常急待解決的問題。實踐證明，只有在相關部件以及性能特點得到充分的了解之后才能夠合理的從軟件以及硬件兩方面進行有針對性的措施，這樣整個裝置才能夠在穩定以及安全的情況下運行。

　　參考文獻

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